数组相关知识
一、数组是引用类型
1.初始JVM的内存分布
内存是一段连续的存储空间,主要用来存储程序运行时数据的。
如果对内存中存储的数据不加区分的随意存储,那对内存管理起来将会非常麻烦,因此JVM也对所使用的内存按照功能的不同进行了划分:
现在我们只简单关心堆和虚拟机栈这两块空间。
2.基本类型变量与引用类型变量的区别
基本数据类型创建的变量,称为基本变量,该变量空间中直接存放的是其所对应的值;而引用数据类型创建的变量,一般称为对象的引用,其空间中存储的是对象所在空间的地址。
public static void func() {
int a = 10;
int b = 20;
int[] arr = new int[]{1,2,3};
}
在上述代码中,a、b、arr,都是函数内部的变量,因此其空间都在main方法对应的栈帧中分配。
a、b是内置类型的变量,因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。
array是数组类型的引用变量,其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址。
从上图可以看到,引用变量并不直接存储对象本身,可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址。通过该地址,引用变量便可以去操作对象。有点类似C语言中的指针,但是Java中引用要比指针的操作更简单。
3.认识 null
null 在 Java 中表示 “空引用” , 也就是一个不指向对象的引用。
int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);
// 执行结果 Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
// at Test.main(Test.java:6)
null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操作。一旦尝试读写,就会抛出NullPointerE
xception
注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联
二、数组的创建与初始化
数组的初始化主要分为动态初始化以及静态初始化。
- 动态初始化:在创建数组时,直接指定数组中元素的个数:
int[] array = new int[10];
- 静态初始化:在创建数组时不直接指定数据元素个数,而直接将具体的数据内容进行指定:
T[] 数组名称 = new T[]{data1, data2, data3, ..., datan};
注意:
1.静态初始化虽然没有指定数组的长度,编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度。
2.静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致。
3.静态初始化可以简写,省去后面的new T[]。
4.静态和动态初始化也可以分为两步,但是省略格式不可以。如下图:
5.如果没有对数组进行初始化,数组中元素有其默认值。如果数组中存储元素类型为基类类型,默认值为基类类型对应的默认值,如下表:;如果数组中存储元素类型为引用类型,默认值为null
三、数组应用
知识点:
- 计算数组的长度时不需要(),即:arr.length
1.遍历
注意:在数组中可以通过 数组对象.length 来获取数组的长度
第一种方法:使用循环或者for-each遍历数组(for-each 是 for 循环的另外一种使用方式,能够更方便的完成对数组的遍历,可以避免循环条件和更新语句写错;但不能通过下标来对数组进行操作)
第二种方法:String newArr = Arrays.toString(arr);
补充:
java中,为什么char类型数组可以直接用数组名打印,打印结果居然不是地址值!?
答:因为输出流System.out是PrintStream对象,PrintStream有多个重载的println方法,其中一个就是public void println(char[] x),直接打印字符数组的话,不像int[]等其他数组,它会直接调用这个方法来打印,因而可以打印出数组内容,而不是地址。
2.作为函数的参数
参数传基本数据类型时,若修改形参的值, 不影响实参的值。
而参数传引用数据类型时:
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 2, 3};
func(arr);
System.out.println("arr[0] = " + arr[0]);
}
public static void func(int[] a) {
a[0] = 10;
System.out.println("a[0] = " + a[0]);
}
// 执行结果 a[0] = 10 arr[0] = 10
发现在func方法内部修改数组的内容, 方法外部的数组内容也发生改变。因为数组是引用类型,按照引用类型来进行传递,是可以修改其中存放的内容的。
总结: 所谓的 “引用” 本质上只是存了一个地址。Java 将数组设定成引用类型,这样的话后续进行数组参数传参,其实只是将数组的地址传入到函数形参中。这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长,那么拷贝开销就会很大)
3.作为函数的返回值
比如:获取斐波那契数列的前N项:
public class TestArray {
public static int[] fib(int n){
if(n <= 0){
return null;
}
int[] array = new int[n];
array[0] = array[1] = 1;
for(int i = 2; i < n; ++i){
array[i] = array[i-1] + array[i-2];
}
return array;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = fib(10);
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println(array[i]);
}
}
}
四、数组练习(Arrays方法包)
1.数组转字符串
import java.util.Arrays
int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
String newArr = Arrays.toString(arr);
System.out.println(newArr);
// 执行结果 [1, 2, 3, 4, 5, 6]
使用这个方法后续打印数组就更方便一些。
Java 中提供了 java.util.Arrays 包,其中包含了一些操作数组的常用方法。
2.数组拷贝
上面这种情况引用的是同一个数组,并没有创建一个新的数组,并不是数组的拷贝。下面我们提供两个数组拷贝的方法:(两个数组:arr和newArr)
使用Arrays中copyOf方法完成数组的拷贝:
int[] newArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length);
使用copyOfRange拷贝某个范围:
int[] newArr = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 4);
此时arr修改其引用数组中内容时,对newArr没有任何影响。
**注意:**数组当中存储的是基本类型数据时,不论怎么拷贝基本都不会出现什么问题,但如果存储的是引用数据类型,拷贝时需要考虑深浅拷贝的问题。
实现自己版本的拷贝数组:
public static int[] copyOf(int[] arr) {
int[] ret = new int[arr.length];
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
ret[i] = arr[i];
}
return ret;
}
3.数组排序
Arrays.sort();(底层是快排)
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {9, 5, 2, 7};
Arrays.sort(arr);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
4.查找
二分查找:binarySearch(byte[] a, byte key) ;(前提是数组有序)
五、二维数组与多维数组
1.创建与初始化:
int[][] array1 = new int[2][3];
int[][] array2 = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6}};
int[][] array3 = {{1,2,3},{4,5,6}};
可以省略掉“列”: 详细至不规则二维数组
2.打印二维数组
2. 若使用toString:System.out.println(Arrays.toString(arr));
得到的却是地址:
因为:
正确方式:System.out.println(Arrays.deepToString(arr));
附:不规则二维数组
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